Эрик Роджерс - Физика для любознательных. Том 3. Электричество и магнетизм. Атомы и ядра

Роджерс Эрик «ФИЗИКА ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ» Том 3 «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ. АТОМЫ И ЯДРА» 

Часть IV ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Как хозяин в доме, вы должны знать об электричестве больше, нежели просто уметь сменить пробки. Необходимо понимать зависимость между током, напряжением и мощностью, преимущества и недостатки переменного тока. Первая глава этого тома рассказывает об электричестве в домашнем хозяйстве.

Если вы интересуетесь атомной физикой, то должны иметь представление об электричестве и магнетизме, чтобы понять, как получают сведения об атомах. Последующие главы дадут вам такое представление.

Если вы склонны к обобщениям и вас интересует построение теории, то обратитесь к главе о магнетизме, где вы найдете хороший пример развития теоретических идей.

Стремясь усвоить знания, которые дает вам чтение этого тома, не упускайте из виду предостережений о пределах этих знаний. Настоящий ученый полностью сознает существование таких пределов. Он должен знать, «чего он не знает», ибо значительная часть труда ученого лежит на рубеже между известным и неизвестным.

«Знание гордится тем, что так много узнало; Мудрость стыдится того, что не узнала больше».

Уильям Купер (~1760 г.)

Глава 32. Электрические цепи. Лабораторные опыты

…чтобы узнать вещь, нужно ее сделать; ибо хотя вы думаете, что знаете ее, в этом не может быть уверенности, пока вы не попытаетесь ее сделать.

Софокл

Эта глава посвящена лабораторным опытам. Прочтите их описание, не рассчитывая ни на какие лекции, и проделайте предложенные опыты. Если у вас ничего не получится, то посмотрите демонстрации этих опытов. Тогда, прочтя эту главу и опираясь на свои общие познания, вы сможете хорошо понять, что такое электрические цепи.

Первые сведения об электричестве, появившиеся много столетий тому назад, относились к электрическим «зарядам», полученным посредством трения. Электрические цепи, подводящие ток к осветительным лампочкам и электромоторам, появились лишь после изобретения батарей, которое датируется примерно 1800 годом. Потом развитие учения об электричестве пошло так быстро, что менее чем за столетие оно стало не просто частью физики, но легло в основу новой электрической цивилизации.

В этом курсе мы не будем следовать истории, а займемся изучением электричества посредством лабораторных опытов, которые проводятся с помощью современной аппаратуры. При этом будут использоваться общие сведения об электрических цепях, которые вы почерпнули, живя в мире автомобилей и электрического освещения.

Вот некоторые опытные факты об «электрических цепях», используемых для освещения домов, в системе электроосвещения автомобиля, в электрических звонках и т. д. Прежде всего необходим какой-то источник — батарея, генератор или провода, идущие от электростанции. Чтобы заставить лампочку гореть (или мотор вращаться), нужно протянуть от источника к лампочке и от лампочки обратно к источнику металлическую проволоку. Внутри лампочки находится тонкая металлическая нить накала; таким образом, на всем протяжении от источника к лампочке и обратно идет металлическая проволока того или иного рода. Если эту проволоку разорвать, лампочка погаснет.

Фиг. 1. Электрические цепи

Выключатель — это просто приспособление, позволяющее производить такой разрыв. То же самое происходит, когда расплавляется проволочка в пробке. Эта непрерывная металлическая трасса для тока называется электрической цепью. Если исключить из цепи лампочку и составить цепь из длинного куска тонкой проволоки, то вся проволока нагреется; на всем ее протяжении происходит нечто такое, что приводит к нагреванию --">